Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje MOTOROVÉ VOZIDLO STROJOVÝ SPODEK KAROSERIE POHÁNĚCÍ SOUSTAVA PODVOZEK KABINA ŘIDIČE NÁSTAVBA VOZIDLOVÝ MOTOR PŘEVODNÁ ÚSTROJÍ RÁM SPOJKA PODVĚS NÁPRAVY PŘEVODOVKA SPOJOVACÍ HŘÍDEL ROZVODOVKA, KONCOVÉ PŘEVODY ŘÍZENÍ BRZDOVÁ SOUSTAVA KOLA NOSNÉ A SUVNÉ PRVKY ODPRUŽENÍ REJDOVÉ ÚSTROJÍ VLASTNÍ BRZDY 1
POHÁNĚCÍ SOUSTAVA NÁKLADNÍHO VOZIDLA motor převodovka rozvodovka spojka spojovací hřídel koncové převody POHÁNĚCÍ SOUSTAVA VOZIDLA K pohonu motorových vozidel se ve většině případů používá spalovací motor, v poslední době se začíná více prosazovat pohon elektromotorem, popřípadě pohon hybridní (spojení více zdrojů pohybové energie) Základními prvky poháněcí soustavy jsou: 1) motor 2) spojka 3) převodovka 4) spojovací hřídel 5) rozvodovka 6) hnací hřídele 7) koncové převody 2
Spalovací motor Tepelný stroj, který spalováním paliva získává tepelnou energii, která se v pracovním prostoru mění v tlakovou energii plynu a ta se převádí na mechanickou práci Zážehový motor Dvoudobý, čtyřdobý Dvoudobé malá vozidla, motorové nářadí atd. Čtyřdobé - motocykly, osobní automobily Rotační (Wankelovy) Vznětový motor Dvoudobý, čtyřdobý Dvoudobé lodě, malotraktory Čtyřdobé - osobní a nákladní automobily Dvoudobý spalovací motor je pístový spalovací motor, jehož pracovní cyklus proběhne za jednu otáčku klikové hřídele. Na rozdíl od čtyřdobého spalovacího motoru obstarávají přívod zápalné směsi místo ventilů píst a kanály. Píst při svém pohybu otevírá a zavírá kanály. U novějších motorů ovládá sání pod píst šoupátkový rozvod nebo klapky. Mazání u zážehového dvoudobého motoru je prováděno olejem rozpuštěným v palivu. Tlakové oběhové mazání, používané u čtyřdobých motorů, nelze použít, protože na pracovním cyklu se podílí i dolní plocha pístu. Proti čtyřdobým motorům jsou díky jednodušší konstrukci lehčí a obvykle mají při stejných otáčkách vyšší měrný výkon (daný dvojnásobným počtem pracovních cyklů na jednu otáčku), ale nižší účinnost danou tím, že komprese nebo expanze musejí být zkráceny, aby mohla proběhnout výměna paliva a výfukových plynů v pracovním prostoru. Proto velmi záleží na tvaru, délce a průměru výfuku, který velmi ovlivňuje vyplachování spalovacího prostoru čistou směsí. V současné době jsou ale na ústupu právě pro svou nižší účinnost a hlavně pro znečištění, způsobené příměsí nespáleného paliva ve spalinách (v závislosti na kvalitě vyplachování spalovacího prostoru) a spalováním oleje obsaženého v palivu. 3
1. sání a komprese Píst se pohybuje od dolní úvratě směrem k horní úvrati. V klikové skříni vzniká podtlak a tím se nasaje do klikové skříně zápalná směs. Během pohybu pístu nahoru se uzavírá výfukový a přepouštěcí kanál. Směs v prostoru nad pístem (byla připravena dříve během druhé fáze) se stlačuje, nastává komprese a pod pístem probíhá důsledkem podtlaku sání. 2. expanze a výfuk Těsně před horní úvratí přeskočí jiskra, nastává zážeh a expanze. Expanzí je píst tlačen z horní úvratě do úvratě dolní. Spodní hrana pístu uzavírá sací kanál. Směs v klikové skříni se pohybem pístu stlačuje. Při dalším pohybu pístu otevírá pravá horní hrana pístu výfukový kanál a vzápětí na to otevírá horní hrana pístu i přepouštěcí kanál a stlačená směs začne vytlačovat zbytky zplodin a dostává se do prostoru nad píst. DVOUDOBÝ VZNĚTOVÝ MOTOR Naftové dvoudobé motory se u běžných motorových vozidel uplatnily v poměrně malé míře. Jejich dlouholetým výrobcem byl americký koncern General Motor Corporation (GMC). Předností je jejich vysoký litrový výkon až 32koní. Mají kanálový rozvod s vratným vyplachováním nebo se vzduch do válců dopravuje Rootsovým dmychadlem, přičemž mají výfukové ventily v hlavě a vyplachovací kanály ve válci motory se smíšeným rozvodem. Výhodou tohoto konstrukčního řešení je, že doba otevření výfukových kanálů je delší a odvod spalin z válců je lepší než u vratného vyplachování. Dvoudobé motory mají vstřikovací zařízení sdružené vstřikovací jednotky, poháněné vačkovým hřídelem motoru. Nevýhodou dvoudobých motorů s kanálovým rozvodem je, že jejich kanály přerušují stěnu válce, z tohoto důvodu se nemůže vytvořit souvislý a stejnoměrný olejový film. Část oleje vniká do výfukových kanálů, proto je vysoká jeho spotřeba, zejména při volnoběhu nebo při malém zatížení. NA horkých stěnách těchto kanálů nastává nadměrné usazování karbonu především v ostrých částech, což má za následek zmenšení průtočné plochy výfukových kanálů. Z tohoto důvodu je nutné kanály za určité období dekarbonizovat. Tyto nevýhody prakticky zastavily výrobu dvoudobých vznětových motorů mají pouze uplatnění jako motory pro pohon lokomotiv a lodí, kde jejich výkony dosahují několika tisíc KW. 4
Čtyřdobý spalovací motor také nazýván čtyřtaktní motor nebo zkráceně jen čtyřtakt je pístový motor pracující ve čtyřech pohybech pístu (jeden cyklus). První čtyřdobý spalovací motor, který využíval benzín, sestrojil v roce 1876 německý inženýr Nicolaus Otto. Ve srovnání s parním strojem, v té době dominujícím, byl menší, lehčí a postupem času i tišší, čistší a především účinnější, byť dosažení spolehlivosti parního stroje trvalo mnoho dalších desítek let. Vynález spalovacího motoru dal impuls odbytu a zpracování ropy. Dělení: zážehový a vznětový 1. Sání píst se pohybuje směrem do dolní úvrati (DÚ), přes sací ventil je nasávána pohonná směs. 2. Komprese píst se pohybuje směrem do horní úvrati (HÚ). Oba ventily jsou uzavřené. Nasátá směs zmenšuje svůj objem, zvětšuje tlak a teplotu. Těsně před horní úvratí je směs zapálena elektrickou jiskrou 3. Expanze oba ventily jsou uzavřené. Směs paliva a vzduchu zapálená elektrickou jiskrou shoří. V pracovním prostoru válce se prudce zvýší teplota i tlak vzniklých plynů. Ty expandují a během pohybu pístu směrem dolů konají práci. 4. Výfuk píst se pohybuje směrem do HÚ. Výfukový ventil je otevřený. Spaliny z pracovního prostoru válce jsou vytlačovány do výfukového potrubí. 5
1.doba 2. doba 3. doba 4.doba 1. Sání píst se pohybuje směrem do dolní úvrati (DÚ), přes sací ventil je nasáván vzduch. 2. Komprese píst se pohybuje směrem do horní úvrati (HÚ). Oba ventily jsou uzavřené. Nasátý vzduch zmenšuje svůj objem, zvětšuje tlak a teplotu. Těsně před horní úvratí je do válce vstříknuto palivo. 3. Expanze oba ventily jsou uzavřené. Směs paliva a vzduchu zapálená samovznícením shoří. V pracovním prostoru válce se prudce zvýší teplota i tlak vzniklých plynů. Ty expandují a během pohybu pístu směrem dolů konají práci. 4. Výfuk píst se pohybuje směrem do horní úvrati. Výfukový ventil je otevřený. Spaliny z pracovního prostoru válce jsou vytlačovány do výfukového potrubí. Výfuk je rozdělen na dvě části. Výfuk volný následuje ještě pře DÚ a výfuk nucený - vzniklý následkem vytlačování spalin pístem. 6
Wankelův motor konstrukční popis a popis činnosti Tvar vnitřního prostoru stříně vytváří epitrochoida, tj, křivka, která vzniká odvalováním kružnice po vnější straně pevné základní kružnice. U Wankelova motoru s krouživým pístem je použita dvouoblouková epitrochoida. Tvar pístu formuje vnitřní obalová křivka sférický trojúhelník se třemi vrcholy ležícími na epitrochoidě. Krouživý píst je spojen s hřídelem planetovým soukolím s převodovým poměrem 2:3. Píst i hřídel se otáčejí ve stejném smyslu, relativní pohyb pístu je však proti smyslu točení hřídele. Během jedné otáčky hřídele se píst otočí o 360-2/3 * 360 = 120. Každá ze tří stěn pístu tvoří s vnitřní stěnou skříně uzavřený pracovní prostor, jehož objem je proměnný v závislosti na natočení pístu. Motor pracuje se čtyřdobým cyklem, jeho jednotlivé části probíhají v každém ze tří pracovních prostorů s fázovým posune o 120. Pracovní cyklus jednopístového motoru tedy proběhne v každém za tří pracovních prostorů během jedné otáčky pístu. Každá jeho část, sání, komprese, expanze, výfuk trvá 3*360 /4=270 otočení hřídele, což odpovídá dvojnásobku čtyřdobého motoru s klikovým mechanismem. Z toho plynou mnohem příznivější poměry při nasání směsi a výfuku spalin, dochází k velmi dobrému dynamickému propláchnutí spalovacího prostoru a novému naplnění s účinností větší než 100%. 7
1) sání 0,8ba, sací ventil otevřen, píst jde dolů 2) komprese oba ventily uzavřeny, vlivem stlačování vzduchu roste tlak 30-40bar, teplota vzduchu 600-800 C, kompresní poměr 1:12 až 1:22 3) expanze nastává krátce po vstřiknutí přesně dávky paliva do válce těsně před HÚ - palivo je vstřikováno pod tlakem 120-180barů - při hoření stoupne tlak na 60-80barů a teplota na 1800-2000 C 4) výfuk stejně jako u zážehového Spojka Slouží ke krátkodobému přerušení přenosu kroutícího momentu Rozdělení podle způsobu ovládání: Mechanické, automatické Rozdělení podle konstrukce: Třecí kotoučové, kuželové, lamelové Automatické odstředivé, elektromagneticky ovládané Hydrodynamické 8
Kotoučová a lamelová spojka Odstředivé spojky 9
Převodovka Přenáší a mění velikost Mk, mění otáčky výstupního hřídele, umožňuje běh na prázdno a změnu směru otáčení (zpětný chod) S čelními koly bez synchronizace S čelními koly se synchronizací Planetové převodovky Synchronizace vyrovnává rozdíl otáček hřídelí, před spojením, při řazení rychlostního stupně Vícenásobné převodovky U nákladních automobilů a traktorů redukce, přídavný redukční převod Samočinné převodovky Polosamočinné přerušení spojky se děje pomocí hydraulického, nebo pneumatického ovládacího zařízení, stupeň se řadí ručně. Plně samočinné probíhá samočinně bez přerušení hnacího momentu 10
Spojovací hřídel 11
12
13
Součástmi vozidel se stálým pohonem všech kol jsou rozdělovací převodovka s mezinápravovým diferenciálem a uzávěrka diferenciálu, přední rozvodovka s diferenciálem a zadní rozvodovka s diferenciálem a jeho uzávěrkou. Rozdělovací převodovka rozděluje točivý moment přicházející z převodovky v určitém poměru. Mezinápravový diferenciál vyrovnává rozdílné počty otáček přední a zadní nápravy. Přední a zadní diferenciál vyrovnávají také rozdílné počty otáček a točivý moment rozdělují ve stejném poměru na hnací kola. Aby bylo možné vozidlu dodat maximální točivý moment za všech okolností vznikajících jízdou motorového vozidla, jsou potřeba 3 uzávěrky diferenciálu (podélná a dvě příčné). Na obrázku je znázorněn automobil s permanentním pohonem všech kol. Vozidlo se stálým pohonem všech kol: 1 převodovka; 2 dělicí převodovka; 3, 12 uzávěrka diferenciálu; 4 kloubová hřídel; 5, 8 hnací hřídel; 6, 7, 10 diferenciál; 9, 11 rozvodovka. 14
15
16